[发明专利]一种单壁碳纳米管透明电热膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种单壁碳纳米管透明电热膜及其制备方法，属于电热膜技术领域。通过将浮动催化化学气相沉积法制备的单壁碳纳米管通过真空泵抽滤到一定尺寸的滤膜上，通过控制抽滤时间得到不同透光率的单壁碳纳米管薄膜，将薄膜通过按压法转移到基底上，得到单壁碳纳米管/基底薄膜，裁剪成特定尺寸后在其相对两边边缘上粘贴相应尺寸的铜箔胶带，即得单壁碳纳米管透明电热膜，通过氯化金掺杂可得到氯化金掺杂单壁碳纳米管电热膜。本发明制备的单壁碳纳米管透明电热膜导电性优异，通过氯化金掺杂不仅可以降低碳纳米管之间的肖特基势垒，还能使薄膜致密化，二者共同作用提高电热膜的加热性能。

技术领域

本发明属于电热膜技术领域，具体涉及一种单壁碳纳米管透明电热膜及其制备方法。

背景技术

透明电热膜在现代不同技术领域有着广泛的应用，例如智能窗户、除雾器、热疗垫或者光伏系统等。通常，使用最广泛的电热膜材料是氧化铟锡(ITO)。但是ITO一方面由于铟元素储量低，且ITO薄膜制备工艺复杂，具有脆性不适于做柔性薄膜，因此ITO在未来作为电热膜的应用还是受到了一定制约。有鉴于此，寻找ITO的替代材料势在必行，而碳纳米管，尤其是单壁碳纳米管，由于其优异的光学、电学、热学和机械性能等优势，成为了新一代电热膜材料的候选者。

单壁碳纳米管电热膜的制备方法通常有喷涂法、旋涂法、溶液抽滤法等。例如，Yoon等人利用溶液抽滤法制备了单壁碳纳米管薄膜并制成了电热膜，但电热膜的加热性能不是很理想(Yoon et al.,Adv.Mater.2007,19,4284–4287)，主要原因可能是在用溶剂分散单壁碳纳米管过程中，碳纳米管的质量下降并引入了缺陷或者碳管被截短。此外，溶液抽滤法不容易控制薄膜的透光率。

然而，采用浮动化学气相沉积法制备的单壁碳纳米管薄膜，由于避免使用溶剂处理碳纳米管，从而可获得导电性优异、透光率可调且可干法任意转移的薄膜。目前还没有直接将浮动催化化学气相沉积法制备的碳纳米管用于电热膜的制备。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种单壁碳纳米管透明电热膜及其制备方法，本发明制备的单壁碳纳米管透明电热膜导电性优异，通过氯化金掺杂不仅可以降低碳纳米管之间的肖特基势垒(结电阻)，还能使薄膜致密化，二者共同作用提高电热膜的加热性能。

本发明的技术方案如下：

一种单壁碳纳米管透明电热膜的制备方法，主要包括以下步骤：

(1)将浮动催化化学气相沉积法制备的单壁碳纳米管通过真空泵抽滤到一定尺寸的滤膜上，通过控制抽滤时间得到不同透光率的单壁碳纳米管薄膜；

(2)将步骤(1)制备的单壁碳纳米管薄膜通过按压法转移到基底上，得到单壁碳纳米管/基底薄膜；

(3)将步骤(2)的单壁碳纳米管/基底薄膜裁剪成特定尺寸，并在裁剪后的单壁碳纳米管/基底薄膜的相对两边边缘上粘贴相应尺寸的铜箔胶带，即得单壁碳纳米管透明电热膜。

进一步地，步骤(1)中所述的真空泵的抽滤速率为650～850sccm，抽滤时间为5～120min，滤膜的尺寸为25～100mm。

进一步地，步骤(1)中所述的浮动催化化学气相沉积法是以乙醇、甲苯或乙腈作为碳源，以噻吩、硫脲或硫醇作为助生长剂，以二茂铁、二茂镍或二茂钴为催化剂，将碳源、助生长剂和催化剂的混合溶液在惰性气体和氢气的携带作用下以一定速率注入高温管式炉中反应并生长单壁碳纳米管。

进一步地，所述的混合溶液的进样速度为5-30μL/min，混合溶液中催化剂的质量浓度为0.3～0.6％，助生长剂的质量浓度为0.03～0.06％。

进一步地，步骤(1)中所述的单壁碳纳米管的直径为1.5～2.1nm，长度为5～45μm。

进一步地，在步骤(1)所得的单壁碳纳米管薄膜中掺杂金属卤化物；所述的金属卤化物包括氯化金、氯化银、氯化铜。